CN110438845A - 亲水性石墨烯、纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸及其制法 - Google Patents

亲水性石墨烯、纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸及其制法 Download PDF

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Abstract

一种亲水性石墨烯、纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸及其制法，属于复合材料技术领域。该亲水性石墨烯为表面吸附表面活性剂的石墨烯，按固液比，石墨烯：表面活性剂＝1g：(10～15)mL。采用该亲水性石墨烯和纳米纤维素进行混合分散，膜过滤后，得到纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸。采用表面活性剂吸附在石墨烯表面，对石墨烯进行表面改性，无需对石墨烯进行氧化，使得石墨烯具有亲水性，并且配合超声波辅助振荡，在保证了石墨烯分散性的同时，又保证了石墨烯结构的完整。并且制作成的柔性导电纳米纸导电性能优异，柔韧性好。

Description

亲水性石墨烯、纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸及其制法
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，涉及一种柔性导电纳米纸，具体涉及一种亲水性石墨烯、纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸及其制法。
背景技术
柔性电子这一将有机/无机材料电子器件在柔性/可延展性基板上的新兴电子技术，在不损坏本身电子性能的基础上的伸展性和弯曲性，对电路的制作材料提出了新的挑战和要求。纤维素作为一种天然高分子，广泛存在于木材、棉花、海鞘、细菌等生物质材料中。纳米纤维素由于其比表面积大、长径比高、机械强度高，在复合材料增强作用方面具有很好的应用前景，可作为一种性能优异的基体材料与导电活性物质可以形成不同微观尺度和结构特性的导电复合材料。石墨烯是一种二维碳纳米材料，是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa。石墨烯在室温下的载流子迁移率约为15000cm2/(V·s)，是目前已知载流子迁移率最高的物质。
柔性导电纳米纸是一种具有导电性的功能纸，可广泛用作防静电包装材料、电磁屏蔽材料、面状发热材料、新能源和电化学材料、传感和制动材料等，还可作为柔性电极在柔性电池、柔性超级电容器、柔性传感器等电子器件领域作为广泛而重要的应用。特别地，柔性导电纳米纸可以作为柔性医疗电子基板，将各种电子元器件集成在其上，从而形成皮肤状的柔性电路板，像皮肤一样具有很高的柔韧性和弹性。因此，发明一种经济、性能优良的以纳米纤维素为基体的石墨烯柔性导电纳米纸具有重要现实意义。
在纳米纤维素/石墨烯复合材料现有的技术中，中国专利公开号CN107915853A，公开日2018.04.17，发明名称为“一种纳米纤维素/石墨烯复合柔性薄膜及其制备方法与应用”，该发明公开了一种纳米纤维素/石墨烯复合柔性薄膜及其制备方法与应用，该方法利用纳米纤维素分子与石墨烯分子之间的氢键、范德华力、Π-Π键等作用，使纳米纤维素包覆在石墨烯片状结构表面，形成纳米纤维素/石墨烯(CNC-G)复合柔性薄膜，但是，由于石墨烯表面疏水，纤维素具有良好的亲水性，故导致纳米纤维素不能均匀的分散在石墨烯表面，干燥后石墨烯会发生絮聚。中国专利公开号CN105860143A，公开日2016.08.17，发明名称为“一种柔性纳米纤维素-石墨烯复合膜及其制备方法”，该方法是将氧化处理的石墨烯，超声分散后，加入纳米纤维素制成纳米纤维素-石墨烯复合膜，其导电性能有明显提高，但是，由于石墨烯的氧化过程破坏了石墨烯结构的完整性，其产品的导电性、强度、韧性都有所降低限制了其推广应用。
石墨烯大的比表面积使其在基体中容易发生不可逆团聚，这会影响石墨烯优良性能的发挥。迄今为止包括广泛使用的前驱体氧化物法，共价改性，掺杂原子，溶剂交换，负载金属纳米粒子等很多方法被提出来以实现石墨烯的单分散和功能化。一般来说，由于石墨烯的疏水性和化学惰性，相对于氧化石墨烯而言，它的分散性比较低，而在制作氧化石墨烯时会破坏石墨烯的部分结构，导电性能会较氧化之前有所下降；石墨烯的改性能在一定程度上增加石墨烯在基体中的分散性，但是在其他方面的性能却下降了；还有的方法虽然一定程度上提高了石墨烯的分散性，却大大增加了制备石墨烯复合材料的工艺过程和成本。总而言之，这些方法的最终分散效果并不尽如人意。
石墨烯均匀分散的程度决定了石墨烯导电纳米纸的性能，故石墨烯导电纳米纸生产的技术难点在于找到一种石墨烯导电纳米纸中使石墨烯均匀分散又不破坏其结构完整性的方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种亲水性石墨烯、纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸及其制法，制备的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸，石墨烯分散水平的高低直接影响着最终产品的关键性能。本发明采用表面活性剂吸附在石墨烯表面，对石墨烯进行表面改性，无需对石墨烯进行氧化，使得石墨烯具有亲水性，并且配合超声波辅助振荡，在保证了石墨烯分散性的同时，又保证了石墨烯结构的完整。将制备的具有亲水性石墨烯和纳米纤维素进行均匀混合，进行抽滤沉积，进而制取具有高导电水平柔性导电纳米纸。
为解决上述技术问题，采用如下技术方案：
本发明的一种亲水性石墨烯的制备方法，包括以下步骤：
将石墨烯和表面活性剂混合，研磨，得到亲水性石墨烯；其中，按固液比，石墨烯：表面活性剂＝1g：(10～15)mL；
所述的表面活性剂为聚乙二醇型非离子表面活性剂、聚醚胺D230、聚醚胺D400中的一种或几种，聚乙二醇型非离子表面活性剂优选为曲拉通X-100(TritonX-100)，其成分为聚乙二醇对异辛基苯基醚。
本发明的一种亲水性石墨烯，采用上述制备方法制得，其水接触角为0～40°。
本发明的一种纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸，其包括的上述亲水性石墨烯、纳米纤维素；各个成分的质量百分比为：亲水性石墨烯为5％～99％，纳米纤维素为95％～1％，各个成分的质量百分比之和为100％；
所述的亲水性石墨烯为表面吸附表面活性剂的石墨烯。
所述的纳米纤维素的直径为3～30nm，长度为300nm～2μm，pH值为6～7，比表面积为150～250m2/g，结晶度≥75％，弹性模量为135～150Gpa，开始分解温度≥320℃。
所述的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸，其表面光滑，石墨烯和纳米纤维素均匀分布，电导率为2.3×10-5～275S/cm，拉伸强度为105～130MPa，并且反复弯曲200次以上仍可恢复原状。
本发明的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)将亲水性石墨烯和去离子水混合，搅拌均匀，得到亲水性石墨烯分散液；
(2)将亲水性石墨烯分散液超声振荡至亲水性石墨烯分散均匀，得到超声后的亲水性石墨烯分散液；所述的超声，超声频率为30～50KHz，优选为40KHz；
(3)将纳米纤维素胶体(NCC)和去离子水混合，采用高速搅拌机搅拌或探头超声仪超声，使其均匀分散，得到纳米纤维素分散液；所述的搅拌，搅拌速率为15000～25000转/分，优选为20000转/分；所述的探头超声仪，超声频率为20～30KHz，优选为20KHz；
所述的纳米纤维素胶体中，含有的纳米纤维素的质量百分数为1～3％；
(4)将超声后的亲水性石墨烯分散液和纳米纤维素分散液混合，超声振荡1～2h，得到分散均匀的混合液；所述的超声，超声频率为30～50KHz，优选为40KHz；
(5)将分散均匀的混合液进行膜过滤，得到沉积在膜上的固体产物，烘干，采用丙酮或乙醇将膜和固体物质分离，得到纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸。
所述的步骤(1)中，亲水性石墨烯分散液中石墨烯质量浓度为0.5×10-4g/mL～2×10-4g/mL。
所述的步骤(2)中，超声振荡的时间优选为1～4h。
所述的步骤(3)中，纳米纤维素分散液中纳米纤维素质量浓度为3×10-4g/mL～5×10-4g/mL。
所述的步骤(3)，搅拌的时间优选为2～5min；超声时间为60～120min。
所述的步骤(5)中，膜过滤优选为真空抽滤，采用的膜为滤纸、半透明膜、全透明膜中的一种。
所述的滤纸为微孔滤纸，其孔径为0.22～0.45μm。
为了能够进一步提高石墨烯的分散度，从而使纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸具有更好的导电性能，所述的抽滤，优选为以下方式：
将分散均匀的混合液进行抽滤，当分散均匀的混合液的体积剩余3/4时，加入原分散均匀的混合液体积1/4～1/5的去离子水，继续抽滤，当分散均匀的混合液的体积剩余2/4时，加入原分散均匀混合液体积1/4～1/5的去离子水，继续抽滤，当分散均匀的混合液的体积剩余1/4时，加入原分散均匀混合液体积1/4～1/5的去离子水，继续抽滤，直至无滤液滴下，完成抽滤。
所述的步骤(5)中，烘干采用真空干燥箱，烘箱温度为60～100℃，真空干燥时间为2～3h。
本发明的一种纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸的应用，用于电气元件。
本发明的一种纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸及其制备方法，其有益效果为：
本发明理念先进之处在于对石墨烯的处理采用表面活性剂和超声波辅助振荡，而后加入纳米纤维素沉积制作柔性导电纳米纸。在表面活性剂使石墨烯具有亲水性溶于去离子水之后，超声波瞬间释放的压力破坏了石墨烯层与层之间的范德华力，使得石墨烯更加不容易发生絮聚，从而使纳米纤维素和石墨烯均匀分散地混合在一起，很好的解决了石墨烯分散水平低的问题。相比于其他方法本发明对石墨烯的处理采用物理方法，不会破坏石墨烯本身的结构，使石墨烯导电纸具有高电导率，并且制作成的柔性导电纳米纸中的石墨烯片层薄，片层面积大，结构完整，具有非常优异的导电性能，其电导率达396～585S/cm，导电性能较其他方法生产的石墨烯提高了30％以上，非常显著。特别地，将纳米纤维素与石墨烯复合，不仅可以阻止石墨烯片层的堆积，还可以诱导高分子取向，增强界面结合力，表面张力可达45×10-5N/cm，提高导电纳米纸的机械性能，其拉伸强度为121Mpa，并且具有很好的柔性，在反复弯曲多次(200次以上)后仍可恢复原状。
并且，纳米纤维素由于其天然可降解、廉价易得、环境友好等优点，使得导电纸的大规模应用更加绿色、经济、环保，符合可持续发展理念。整个操作工艺过程简单易行，可以显著提高生产效率、降低生产成本，具有非常好的经济性，有利于推动导电纳米纸的大规模工业化生产。将极大程度地推动航空、航天、微电子、材料以及新能源等领域的发展。
附图说明
图1为本发明的制备纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸的工艺流程图；
图2为本发明实施例1中，制备纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸优选的抽滤操作步骤流程图；
图3为石墨烯和亲水性石墨烯的红外光谱图；
图4为本发明实施例1制备的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸标尺在200nm的TEM图；
图5为本发明实施例1制备的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸标尺在100nm的TEM图；
图6为本发明实施例1制备的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸标尺在50nm的TEM图；
图7为本发明纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸形成的致密的物理交联网络示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的详细说明。
以下实施例中，制备的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸，采用苏州晶格电子有限公司生产的ST2253型数字式四探针测试仪测试。
以下实施例中，以曲拉通X-100(Triton X-100)这一聚乙二醇型表面活性剂作为表面改性剂。
以下实施例中，采用的纳米纤维素的直径为3～30nm，长度为300nm～2μm，pH值为6～7，比表面积为150～250m2/g，结晶度≥75％，弹性模量为135～150Gpa，开始分解温度≥320℃。
实施例1
一种纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸的制备方法，其工艺流程图见图1，包括以下步骤：
步骤1：亲水性石墨烯的制备
(1)首先，取0.03g石墨烯和0.3mL曲拉通X-100，放入玛瑙研钵，充分研磨1h，使所取石墨烯都吸附上聚乙二醇型非离子表面活性剂，即曲拉通X-100。此时石墨烯由于曲拉通的存在已经具有了亲水性，得到亲水性石墨烯；将本实施例制备的亲水性石墨烯进行红外光谱扫描，其红外光谱图见图3，通过和未经处理的石墨烯的红外光谱图进行对比，发现经曲拉通X-100处理的石墨烯(亲水性石墨烯)和未经处理的石墨烯(未改性的石墨烯)的吸收波峰有明显的差异，在750cm-1处是O-H的弯曲振动吸收峰，在1000～1250cm-1处是C-OH的伸缩振动吸收峰，在3000cm-1左右有明显的羧基伸缩振动吸收峰，证明经曲拉通X-100处理的石墨烯表面羟基化和羧基化，故其具有了亲水性。
(2)用400mL去离子水冲洗干净玛瑙研钵内的亲水性石墨烯，并加入烧杯中，用搅拌机搅拌0.5h，得到亲水性石墨烯分散液；
(3)搅拌完成后的亲水性石墨烯分散液用超声频率为40KHz超声波辅助振荡2.5h，使其很好地分散在去离子水中；得到超声后的亲水性石墨烯分散液；
(4)与此同时，取3g纳米纤维素胶体(NCC)，加入100mL去离子水，用超声频率为20KHz探头超声仪超声振荡2h，得到纳米纤维素分散液；其中，纳米纤维素胶体中含有的纳米纤维素的质量百分数为1％；
(5)将超声后的亲水性石墨烯分散液和纳米纤维素分散液混合，以超声频率为40KHz超声振荡1h，得到分散均匀的混合液；此时纳米纤维素和石墨烯已经均匀分散在了去离子水中；
(6)将混合后的分散均匀的混合液，用真空抽滤机将得到的分散均匀的混合液进行抽滤；其中，真空抽滤采用的滤纸为孔径为0.45μm的定性滤纸。抽滤采用的步骤(见图2)为：
a)开始抽滤，待液面降至3/4处，加入100mL去离子水；
b)继续抽滤，待液面降至2/4处，加入100mL去离子水；
c)继续抽滤，待液面降至1/4处，加入100mL去离子水；
d)继续抽滤，直到没有滤液滴下时，拔掉胶管，关闭抽气泵；
e)抽滤完成，得到湿润的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸。
(7)最后，将抽滤所得物连同滤纸转移到烘箱中，设置烘箱温度为80℃，真空干燥2h，取出，采用乙醇喷涂在滤纸未沉积固体物质一面，将滤纸和纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸分离，得到纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸。
制备的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸中，纳米纤维素均匀地分布在石墨烯片状结构的间隙，形成均匀分布、表面光滑的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸。
裁剪制成的导电纳米纸中相同大小的任意两片(面积尽可能小)，测量其电导率，在忽略系统误差的情况下，电导率相等，均为6.3×10-2S/cm，证明纳米纤维素和石墨烯在导电纳米纸中均匀分布。
制备的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸的拉伸强度为121MPa，并且反复弯曲200次以上仍可恢复原状。
制备的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸在不同倍率下的TEM图见图4、图5和图6，从该TEM图可以观察到整个TEM图上纳米纤维素无扭结点，石墨烯片层无堆积，且纳米纤维素和石墨烯都没有产生团聚的现象，这一现象表明本纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸中纳米纤维素和石墨烯具有良好的分散均匀性。
纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸形成的致密的物理交联网络示意图见图7。
实施例2
一种纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：亲水性石墨烯的制备
(1)首先，取0.25g石墨烯和3mL曲拉通X-100，放入玛瑙研钵，充分研磨1h，使所取石墨烯都吸附上聚乙二醇型非离子表面活性剂，即曲拉通X-100。此时石墨烯由于曲拉通的存在已经具有了亲水性，得到亲水性石墨烯；其水接触角为1℃。
(2)用1500mL去离子水冲洗干净玛瑙研钵内的亲水性石墨烯，并加入烧杯中，用搅拌机搅拌0.5h，得到亲水性石墨烯分散液；
(3)搅拌完成后的亲水性石墨烯分散液用超声频率为30KHz超声波辅助振荡2h，使其很好地分散在去离子水中；得到超声后的亲水性石墨烯分散液；
(4)与此同时，取0.3g纳米纤维素胶体(NCC)，加入100mL去离子水，用搅拌速率为20000转/分的高速搅拌机搅拌3min，得到纳米纤维素分散液；其中，纳米纤维素胶体中含有的纳米纤维素的质量百分数为1％；
(5)将超声后的亲水性石墨烯分散液和纳米纤维素分散液混合，以超声频率为30KHz超声振荡2h，得到分散均匀的混合液；此时纳米纤维素和石墨烯已经均匀分散在了去离子水中；
(6)将混合后的分散均匀的混合液，用真空抽滤机将得到的分散均匀的混合液进行抽滤；其中，真空抽滤采用的滤纸为孔径为0.45μm的定性滤纸。抽滤采用的步骤为：
a)开始抽滤，待液面降至3/4处，加入350mL去离子水；
b)继续抽滤，待液面降至2/4处，加入350mL去离子水；
c)继续抽滤，待液面降至1/4处，加入350mL去离子水；
d)继续抽滤，直到没有滤液滴下时，拔掉胶管，关闭抽气泵；
e)抽滤完成，得到湿润的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸。
(7)最后，将抽滤所得物连同滤纸转移到烘箱中，设置烘箱温度为80℃，真空干燥2h，取出，采用乙醇喷涂在滤纸未沉积固体物质一面，将滤纸和纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸分离，得到纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸。
本实施例制备的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸，电导率为275S/cm，拉伸强度为110MPa，并且反复弯曲200次以上仍可恢复原状。
实施例3
一种纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：亲水性石墨烯的制备
(1)首先，取0.03g石墨烯和0.45mL曲拉通X-100，放入玛瑙研钵，充分研磨1h，使所取石墨烯都吸附上聚乙二醇型非离子表面活性剂，即曲拉通X-100。此时石墨烯由于曲拉通的存在已经具有了亲水性，得到亲水性石墨烯；其水接触角为0℃。
(2)用400mL去离子水冲洗干净玛瑙研钵内的亲水性石墨烯，并加入烧杯中，用搅拌机搅拌0.5h，得到亲水性石墨烯分散液；
(3)搅拌完成后的亲水性石墨烯分散液用超声频率为50KHz超声波辅助振荡2h，使其很好地分散在去离子水中；得到超声后的亲水性石墨烯分散液；
(4)与此同时，取15g纳米纤维素胶体(NCC)，加入1L去离子水，用搅拌速率为20000转/分的高速搅拌机搅拌5min，得到纳米纤维素分散液；其中，纳米纤维素胶体中含有的纳米纤维素的质量百分数为3％；
(5)将超声后的亲水性石墨烯分散液和纳米纤维素分散液混合，以超声频率为30KHz超声振荡2h，得到分散均匀的混合液；此时纳米纤维素和石墨烯已经均匀分散在了去离子水中；
(6)将混合后的分散均匀的混合液，用真空抽滤机将得到的分散均匀的混合液进行抽滤；其中，真空抽滤采用的滤纸为孔径为0.45μm的定性滤纸。抽滤采用的步骤为：
a)开始抽滤，待液面降至3/4处，加入300mL去离子水；
b)继续抽滤，待液面降至2/4处，加入300mL去离子水；
c)继续抽滤，待液面降至1/4处，加入300mL去离子水；
d)继续抽滤，直到没有滤液滴下时，拔掉胶管，关闭抽气泵；
e)抽滤完成，得到湿润的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸。
(7)最后，将抽滤所得物连同滤纸转移到烘箱中，设置烘箱温度为80℃，真空干燥2h，取出，采用乙醇喷涂在滤纸未沉积固体物质一面，将滤纸和纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸分离，得到纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸。
本实施例制备的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸，电导率为7.8×10-5S/cm，拉伸强度为130MPa，并且反复弯曲200次以上仍可恢复原状。
实施例4
一种纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：亲水性石墨烯的制备
(1)首先，取0.03g石墨烯和0.3mL聚醚胺D230，放入玛瑙研钵，充分研磨1h，使所取石墨烯都吸附上聚醚胺D230。此时石墨烯由于聚醚胺D230的存在已经具有了亲水性，得到亲水性石墨烯；
(2)用400mL去离子水冲洗干净玛瑙研钵内的亲水性石墨烯，并加入烧杯中，用搅拌机搅拌0.5h，得到亲水性石墨烯分散液；
(3)搅拌完成后的亲水性石墨烯分散液用超声频率为40KHz超声波辅助振荡2.5h，使其很好地分散在去离子水中；得到超声后的亲水性石墨烯分散液；
(4)与此同时，取3g纳米纤维素胶体(NCC)，加入100mL去离子水，用超声频率为20KHz探头超声仪超声振荡2h，得到纳米纤维素分散液；其中，纳米纤维素胶体中含有的纳米纤维素的质量百分数为1％；
(5)将超声后的亲水性石墨烯分散液和纳米纤维素分散液混合，以超声频率为40KHz超声振荡1h，得到分散均匀的混合液；此时纳米纤维素和石墨烯已经均匀分散在了去离子水中；
(6)将混合后的分散均匀的混合液，用真空抽滤机将得到的分散均匀的混合液进行抽滤；其中，真空抽滤采用的滤纸为孔径为0.45μm的定性滤纸。抽滤采用的步骤(见图2)为：
a)开始抽滤，待液面降至3/4处，加入100mL去离子水；
b)继续抽滤，待液面降至2/4处，加入100mL去离子水；
c)继续抽滤，待液面降至1/4处，加入100mL去离子水；
d)继续抽滤，直到没有滤液滴下时，拔掉胶管，关闭抽气泵；
e)抽滤完成，得到湿润的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸。
(7)最后，将抽滤所得物连同滤纸转移到烘箱中，设置烘箱温度为80℃，真空干燥2h，取出，采用乙醇喷涂在滤纸未沉积固体物质一面，将滤纸和纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸分离，得到纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸。
本实施例制备的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸，电导率为8.2×10-2S/cm，拉伸强度为123MPa，并且反复弯曲200次以上仍可恢复原状。

Claims (10)

1.一种亲水性石墨烯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将石墨烯和表面活性剂混合，研磨，得到亲水性石墨烯；其中，按固液比，石墨烯：表面活性剂＝1g：(10～15)mL；
所述的表面活性剂为聚乙二醇型非离子表面活性剂、聚醚胺D230、聚醚胺D400中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的亲水性石墨烯的制备方法，其特征在于，聚乙二醇型非离子表面活性剂为曲拉通X-100，其成分为聚乙二醇对异辛基苯基醚。
3.一种亲水性石墨烯，其特征在于，采用权利要求1或2所述的制备方法制得，其水接触角为0～40°。
4.一种纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸，其特征在于，该纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸包括的权利要求3所述的亲水性石墨烯和纳米纤维素；各个成分的质量百分比为：亲水性石墨烯为5％～99％，纳米纤维素为95％～1％，各个成分的质量百分比之和为100％。
5.根据权利要求4所述的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸，其特征在于，所述的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸，其表面光滑，石墨烯和纳米纤维素均匀分布，电导率为2.3×10-5～275S/cm，拉伸强度为105～130MPa，并且反复弯曲200次以上仍可恢复原状。
6.权利要求4或5所述的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将亲水性石墨烯和去离子水混合，搅拌均匀，得到亲水性石墨烯分散液；
(2)将亲水性石墨烯分散液超声振荡至亲水性石墨烯分散均匀，得到超声后的亲水性石墨烯分散液；所述的超声，超声频率为30～50KHz；
(3)将纳米纤维素胶体和去离子水混合，采用高速搅拌机搅拌或探头超声仪超声，使其均匀分散，得到纳米纤维素分散液；所述的搅拌，搅拌速率为15000～25000转/分；所述的探头超声仪，超声频率为20～30KHz；
所述的纳米纤维素胶体中，含有的纳米纤维素的质量百分数为1～3％；
(4)将超声后的亲水性石墨烯分散液和纳米纤维素分散液混合，超声振荡1～2h，得到分散均匀的混合液；所述的超声，超声频率为30～50KHz；
(5)将分散均匀的混合液进行膜过滤，得到沉积在膜上的固体产物，烘干，采用丙酮或乙醇将膜和固体物质分离，得到纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸。
7.根据权利要求6所述的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸的制备方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，亲水性石墨烯分散液中石墨烯质量浓度为0.5×10-4g/mL～2×10-4g/mL。
8.根据权利要求6所述的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸的制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，纳米纤维素分散液中纳米纤维素质量浓度为3×10-4g/mL～5×10-4g/mL。
9.根据权利要求6所述的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸的制备方法，其特征在于，所述的步骤(5)中，膜过滤为真空抽滤，采用的膜为滤纸、半透明膜、全透明膜中的一种；
所述的滤纸为微孔滤纸，其孔径为0.22～0.45μm。
10.根据权利要求6所述的纤维素基石墨烯柔性导电纳米纸的制备方法，其特征在于，所述的抽滤，为以下方式：
将分散均匀的混合液进行抽滤，当分散均匀的混合液的体积剩余3/4时，加入原分散均匀的混合液体积1/4～1/5的去离子水，继续抽滤，当分散均匀的混合液的体积剩余2/4时，加入原分散均匀混合液体积1/4～1/5的去离子水，继续抽滤，当分散均匀的混合液的体积剩余1/4时，加入原分散均匀混合液体积1/4～1/5的去离子水，继续抽滤，直至无滤液滴下，完成抽滤。
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